专利名称：位置检测系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种位置检测(detecting)系统，其检测二维移动的对象的位置。本发明尤其涉及用作数码相机的抗抖动装置的一个元件的一种位置检测系统，并且该系统检测与摄影(photographing)镜头光轴相关的成像装置的相对位置。
背景技术：
传统地，抗抖动装置(相机抖动补偿装置)是用在数码相机领域中。该抗抖动装置防止或者补偿在成像装置的成像表面上产生的图像模糊。这是通过沿着垂直于摄影镜头光轴的平面来移动补偿镜头以消除相机抖动，该抖动是在摄影期间产生的。该抗抖动装置设有位置感测(sensing)系统以检测与摄影镜头光轴相关的成像装置的相对位置(参考日本未经审查的专利公开号2001-117129)。在这种类型的位置感测系统中，二维位置感测装置(PSD)接收光源(LED)发出的聚光(spotlight)，并由此依据接收到的聚光的位置检测相对位置。特别地，二维位置感测装置(PSD)和光源(LED)设在固定构件(member)和可移动(moving)构件上。通过检测伴随着二维位置感测装置的光的位置来检测与固定构件相对应的可移动构件的相对位置，从而检测了可移动构件或者对象的移动。
发明内容
二维位置感测装置是正方形形状的CCD，其每一条边的长度最多为2mm。因此，依据使用这种类型位置感测装置的抗抖动装置，只能够补偿在大约中间位置附近的大约±1mm范围的抖动。因为这种限制，应当使用具有大的光接收表面的二维位置感测装置。但是，这样就增加了大小和成本。
而且，尽管传统的二维位置感测装置能够检测具有描述二维轨迹(trajectory)运动的对象的位置、移动方向以及位移，但是其不能检测对象的转动，即使当对象在二维平面上转动时也是如此。
本发明的一个方面是提供位置检测系统，通过使用通常大小的位置感测装置，该系统能够得到与传统位置检测装置相比具有宽范围的位置检测。
本发明的另一方面是提供位置检测系统，其能够检测平面内的二维转动，以及二维平移(translation)。
依据本发明的一个方面，提供了一种位置检测系统，其是用来检测与固定构件相对应的可移动构件的相对位置(relative position)。该系统包括多个光(light)源、位置感测装置以及光源控制器。
该光源被提供在固定构件或者可移动构件中的一个的上面，并发射聚光。位置感测装置被提供在固定构件或者可移动构件中的另一个的上面。位置感测装置接收聚光并根据接收的聚光的位置输出与相对位置相对应的位置信号。该光源控制器控制多个光源的开/关状态。当位置感测装置仅仅检测到来自光源的一个聚光时，光源控制器连续打开光源中的一个，并且当位置感测装置检测到来自光源的多个聚光时，该光源控制器使两个或者多于两个的光源闪光(flash)。
光源控制器可以依据位置信号控制光源的开/关状态。光源可以布置在比光感测装置的光接收区域大的区域，该光感测装置检测聚光。光源之间的距离可以比光感测装置的光接收区域的宽度小，该光感测装置检测聚光。
位置检测系统也能够被配置，使得当来自光源中的一个聚光照在接收区域的一边(edge)时，来自另一个光源的聚光照在接收区域的另一边。
位置感测装置可以是二维区域传感器，光接收区域可以是长方形形状，其中四个聚光在该光接收区域的四个角被同时检测。
优选地，即使当多个光源正在闪光时，仅仅同时只打开光源中的一个。在这种情况下，光源中的两个可以以相同的周期交替闪光。
进一步，光源可以闪光，使得三个或者多于三个的光源依次被打开。
位置检测系统可以进一步包括位置计算器，其可以依据光源的开/关状态计算相对位置。
依据本发明的另一方面，提供的位置检测系统包括多个光源、位置感测装置以及光源控制器。该光源控制器可以使每个光源闪光使得每个光源依次打开。
进一步，依据本发明的另一方面，提供的位置检测系统包括可移动构件、光源单元、位置感测装置、光源控制器以及计算器。
可移动构件相对于固定构件在二维平面上进行移动。光源单元提供在固定构件和可移动构件中的一个的上面。光源单元包括多个光发射装置，该装置以预定(predetermined)的距离分开放置。该位置感测装置提供在固定构件和可移动构件中的另一个的上面。该位置感测装置接收来自光源单元的光并且检测接收到的光的位置。光源控制器以预定的顺序选择性地打开一个光发射装置。依据两对位置数据，计算器计算可移动构件的运动(motion)方向、位移(displacement)以及转动。一对位置数据表示位置，在该位置检测了来自一对光发射装置的光。另一对位置检测数据表示位置，在该位置在检测了一对位置数据之后以预定的时间间隔检测到的来自一对光发射装置的光。
多个光发射装置中的光发射装置的数量可以是两个。光源控制器以相同时间间隔交替打开两个光发射装置。可移动构件是相对于固定构件而被转动支撑的。
依据下面的描述并参考附图，本发明的对象和优点将更好理解，其中图1例示了用在本发明的第一个实施例的设有位置检测系统的数码相机的配置；图2是抗抖动机构(mechanism)的平面图；图3是抗抖动机构的剖面视图；图4是用于抗抖动操作中的控制系统的方块图；图5例示了LED的布置(arrangement)；图6例示了LED和位置感测装置的布置，其彼此对着。
图7表示LED的开/关状态；
图8例示了第二实施例中的LED的布置；图9表示第二实施例中的LED的开/关状态；图10是用于本发明的第三实施例的位置检测系统的剖面视图；图11例示了第三实施例的位置检测系统的位置感测装置的光接收区域；图12是表示第三实施例的两个灯发射的开/关状态的时序图；图13是表示第三实施例的电路示意图的方块图；图14是用于本发明的第三实施例的设有抗抖动装置的数码相机的剖面视图；图15是表示抗抖动装置的电路示意图的方块图；图16是表示抗抖动装置的主要部分(主件)的后视图；图17是沿着图16的VIII-VIII线的抗抖动装置的剖视图；以及图18是沿着图16的IX-IX线的抗抖动装置的剖视图。
具体实施例方式
本发明参考附图中表示的实施例进行描述。
图1-5例示了本发明的第一实施例，其中本发明用于数码相机以作为一个实施例。
参考图1，镜头块12或者摄影光学系统提供在相机主体内部。在镜头块12后面，布置了设有成像机构(CCD)23的抗抖动装置20。
该抗抖动机构20的外壳21沿着垂直于摄影光学系统的光轴″A″的平面移动，由此可以补偿由手抖动引起的相机抖动。
参考图2和图3，可以说明抗抖动机构20的结构。但是，抗抖动方法或者相机抖动补偿方法在本领域内是众所周知的，因此，省略了这些方法的说明。
固定构件31固定到相机主体内部提供的止动(retaining)框(未示出)。第一支撑构件32、第二支撑构件33、第一磁轭(yoke)34、以及第二磁轭35设在固定构件31上。底座(base plate)22连接在外壳(casing)21上(可移动构件)。而且，成像装置23连接在底座22的前表面上并且线圈(coil)印刷电路板24连接在底座22的后表面上。在外壳21外侧面提供的支撑(bearing)构件25和26由水平引导轴(guide-shaft)27和28进行可移式引导，其在图2中横向延伸。如图2所示，水平引导轴27和28的左末端由垂直引导轴29连接。该垂直引导轴29是由第一支撑构件32支撑，由此垂直引导轴29可以在图2的垂直方向上移动。应当指出，水平引导轴27和28的右末端在垂直方向由第二支撑构件33来引导。
因此，外壳21、底座22、成像装置23以及图2中的线圈印刷电路板24可以沿着水平引导轴27和28横向移动。而且，图2中的外壳21等可以和水平引导轴27、28一起沿着垂直引导轴29纵向移动。
第一磁铁36和第二磁铁37分别连接在第一磁轭34和第二磁轭35的内部。形成螺旋片(sheet)状线圈模式(pattern)的第一线圈38和第二线圈39设在线圈印刷电路板24的表面上。第一线圈38对着第一磁铁36并且第二线圈39对着第二磁铁37。
因此，依据提供给第一线圈38的电流和由第一磁铁36产生的磁场之间的交互作用(interaction)，外壳21和图2中的其它集成构件，是由第一支撑构件32引导并纵向移动的。而且，依据提供给第二线圈39的电流和由第二磁铁37产生的磁场之间的交互作用，外壳21和图2中的其它集成构件，是由水平引导轴27和28引导并横向移动的。
如图3所示，与成像装置23的大小几乎相同的窗口(opening)41形成在外壳21上，其在对着成像装置23的位置。而且，在外壳21内部，提供了光低通滤波器42。该光低通滤波器42由推动(urging)构件43固定到外壳21的内表面上，该推动构件43插在光低通滤波器42和成像装置23之间。
在第一线圈38对面，形成了长方形延伸的板构件(section)51，其从线圈印刷电路板24向下延伸。在延伸的板构件51的表面，在对着固定构件31的一边，提供了光发射单元52。而且，在固定构件31上，在对着光发射单元52的位置，布置了例如二维区域传感器的位置感测装置53。如后面将要描述的，参考图5，该光发射单元52具有发射聚光的9个LED(光源)52a-52i。LED分布在比位置感测装置53的光接收区域大的区域内。
图4是用于补偿相机抖动或者图像模糊的控制系统的方块图。
抗抖动驱动机构40包括第一和第二磁轭35、第一磁铁36和第二磁铁37、以及第一线圈38和第二线圈39。提供给线圈38和39的电源的控制是由控制器(CPU)61进行控制的。即，成像装置23是由线圈38和39的电功率(electric power)的供给所产生的电磁功率来移动的，从而控制器61进行了相机抖动补偿。
为了得到用于相机抖动补偿的成像装置23的位置，提供了位置计算处理器62。该位置计算处理器62接收来自位置感测装置53的位置信号，其涉及与固定构件31相关的成像装置23的相对位置。位置计算处理器62依据位置信号来控制LED 52a-52i的开/关状态。LED的开/关控制将随后进行说明。
依据位置感测装置53得到的位置信号和LED 52a-52i的开/关状态，位置计算处理器62计算与固定构件31相对应的成像装置23或者外壳21的相对位置。表示相对位置的位置数据被传递给控制器61并且依据位置数据由控制器61计算成像装置23应当移动的数量，由此控制了抗抖动驱动机构40。
运行组件(component)63连接到控制器61。参考图1，该运行组件63设在相机主体11上，并且通过操作运行组件63来打开或者关闭相机抖动补偿。
参考图5和图6，将说明与固定构件31相对应的相对位置的检测操作。
如图5所示，9个LED 52a-52i在位置感测装置上分开分布并且每一个发射垂直于位置感测装置53的光接收区域53a的聚光。光接收区域53a，对于要检测聚光的位置感测装置53，具有长方形形状并且它的大小比布置在LED 52e周围的8个LED 52a-52d，以及52f-52i所包围的区域小。特别地，在两个相邻的LED之间的距离(例如，LED 52a与LED 52b之间的距离，以及在LED 52a和LED 52b之间的距离)比光接收区域53a的边长短。即，长方形″S1″的大小(面积)是由布置在图5中的左上区域的四个LED 52a，52b，52d以及52e形成的，其与光接收区域53a的大小一样，从而从LED 52a，52b，52d和52e所发射的聚光能够在光接收区域53a的四个角被同时接收。
如图5所示，在初始状态，光发射单元52布置在与位置感测装置53的光接收区域53a的中心一致的中心定位的LED 52e的位置。在该状态，只有LED 52e被打开并且其它的LED被关闭。当可移动构件(也就是，外壳21、成像装置23、线圈印刷电路板24等)被移动时，光接收区域53a上的聚光的接收位置被移位，并且表示光接收位置的位置信号由位置感测装置53输出。
在控制器61(参考图4)，依据位置信号得到了与固定构件31相对应的可移动构件的相对位置。当中心LED 52e定位在对应于大约光接收区域53a的中心区域内时，位置信号直接对应于与固定构件31相对应的可移动构件的相对位置。即，在该状态，通过仅仅使用从中心LED 52e发射的聚光可以得到相对位置。
当位置感测装置53从图5的位置相对地向右移动时，使得光接收区域53a的右侧(right side)与右侧LED 52f相一致，控制器61依据来自中心LED 52e的聚光所产生的位置信号判定右侧LED 52f已经到达对应于接收区域53a的位置，并随后打开右侧LED 52f。即，来自中心LED 52e的聚光照射(irradiate)到接收区域53a的左边并且来自右侧LED 52f的聚光照射到接收区域的右边。更为特别地，控制器61交替地打开和关闭中心LED 52e和右侧LED 52f。
即，如图7所示，当可移动构件的相对移动是小的时，只有中心LED 52e(光源″A″)连续打开(参考图7，标记为(a)的信号时序)。在另一方面，当右侧LED 52f(光源″B″)也打开时，LED 52e与LED52f交替地以相同周期打开(参考图7，标记为(b)的信号时序)。由于LED 52e与LED 52f的闪光(flashing spotlight)，位置计算处理器62判定出LED 52e与LED 52f是位于光接收区域52a的两边。
当位置感测装置53进一步向右相对移动时，并且当光接收区域53a的左边位于中心LED 52e的右侧时，中心LED 52e被关闭并且只有右侧LED 52f连续打开。位置计算处理器62依据由于来自右侧LED 52f的聚光的位置信号计算与固定构件31相对应的可移动构件的相对位置。即，计算是依据光接收位置来进行的，该位置是由当位置感测装置53移动到LED 52f位置时的位置信号与运动的位移和方向所表示的。例如，当位置感测装置53相对于每一个图5中的LED水平地并相对地向右移动时，并且当位置感测装置53到达LED 52f的位置时，关于位置感测装置53的水平位移向量(vector)则加到位置向量，该位置向量是由由于LED 52f的聚光的位置信号表示的。
当可移动构件被构造使得其能够相对于固定构件31相对地转动，三个LED(光源A，B和C)被打开和关闭，如图7的右手边所示(参考标记为(c)的信号时序)。在这种情况下，三个LED中的每一个都以相同的周期交替地打开和关闭。即，只同时打开LED中的一个。
如图5所示，当位置感测装置53相对向右下方移动，并且当光接收区域53a的左上角到达右下LED 52i的位置时(参考图5中的正方形″S2″)，该情况表示对于位置感测装置53的右下侧的检测区域的限制。即，尽管传统的检测区域″Z1″是限制在一个距离内，该距离是从LED 52e到LED 52e与位置感测装置53的光接收区域53a的一边对应的位置，依据本实施例，检测的距离或者位置被扩大到从LED 52e到与围绕LED 52a-52d以及52f-52i中的一边对应的位置，使得检测区域″Z2″在距离上扩大了两倍，在面积上扩大了四倍。
如上所述，依据本实施例，位置检测区域被扩大而没有使用任何的特别的大的区域传感器(一种位置感测装置)，并且仍在使用通常的低价格的二维方形区域传感器，例如具有边长为2mm的方形区域传感器。
而且，在本实施例中，当LED不能照射聚光到位置感测装置上时，其被关闭，并且当LED被打开时其以初始的级别(stage)闪光，当LED关闭时以最后的级别闪光。因此，在检测操作中没有产生空白的光点或者时期，并且该检测连续进行，即使当用于检测中的LED从一个切换到另一个时也是如此。而且，通过关闭不必要的灯，能够限制用电消耗。
参考图8和图9，将描述本发明的第二实施例。第二实施例的结构与第一实施例的结构基本相同。第二实施例中，多个LED 71a，71b以及71c有规律地打开和关闭。
例如，LED 71a，71b以及71c布置在对应于三角形的顶点的位置，如图8所示。而且，LED 71a，71b以及71c被布置使得来自所有的LED71a，71b以及71c的聚光同时照射到位置感测装置53的光接收区域53a。即，在图8中，当右下LED 71a的聚光照射到接近于光接收区域53a的正方形的右下角时，则左下LED 71b的聚光照射到接近于光接收区域53a的正方形的左下角，并且上边的LED 71c的聚光照射到在上边缘(edge)下面的接近于光接收区域53a的上边的区域。
如图9所示，所有的LED 71a，71b以及71c(光源A，B和C)连续闪光，使得通常地，光源C，B和A周期地并按次序地打开。当所有的来自LED 71a，71b以及71c的聚光被光接收区域53a接收时，三个位置信号从位置感测装置53输出，从而得到了与固定构件相对应的可移动构件的相对位置。
其中，光接收区域53a相对于一个位置移动，该位置为光接收区域53a接收三个聚光的位置，其在图8中的左下方。当LED 71c的聚光移出光接收区域53a时，基于图9中表示的闪光时序的时序图，检测到了LED 71c的聚光移出光接收区域53a的事实。因此，当聚光灯71c移过接收区域52a时，只检测到了LED 71a和71b的聚光，从而输出两个位置信号并且以第一实施例相同的方式得到了与固定构件相对应的可移动的构件的相对位置。
而且，当来自LED 71a的聚光从光接收区域53a被挤出时，只检测到了来自LED 71b的聚光。因此，从位置感测装置53只输出了一个位置信号并且以第一实施例相同的方式得到了与固定构件相对应的可移动构件的相对位置。
应当指出，位置检测传感器的实施例是用来检测与固定构件31相对应的可移动构件的二维运动，但是，本发明也能用于可移动构件只在一维运动的情况。
进一步，依据本发明，多个光源也能够设在固定构件上，同时在可移动构件上设有位置感测装置。
参考图10-18，可以解释本发明的第三实施例。图10是用于本发明的第三实施例的位置检测系统的侧视图。而且，图11例示了位置检测系统的二维位置感测装置(PSD位置敏感检测器)的光接收区域。在本实施例中，描述了用于二维平面上的与固定构件相对应的可移动对象的平移和转动检测的布置。
可移动板120与固定构件110平行布置，并且被支撑使其可以按照图10箭头所示的方向(X方向)进行移动。而且可移动板120被支撑使得其可以按照与图10的表面垂直的方向(Y方向)进行移动，并且使得其可以围绕垂直于包括X和Y方向的平面的轴进行转动。
二维位置感测装置(PSD)111固定在固定构件110上，使得位置感测装置111的接收区域112与包括由可移动板120的运动所定义的轨迹的平面平行。另一方面，光源单元121连接在可移动板120上，在对着位置感测装置111的光接收区域112的位置上。
在光源单元121内部，安放了(mounted)两个光发射装置，例如LED 122a和122b。在每一个LED 122a和122b的前面，也就是在位置感测装置111的一侧，设置了光点屏罩(spot mask)123。该光点屏罩(spot mask)123，打了孔123a和123b，所述的孔穿透屏罩123，使得来自LED 122a和122b的聚光可以穿过。每一个通过LED 122a和122b发出的每一个聚光是伴随着位置感测装置111的光接收区域112产生的并形成个别的光点″a″和″b″。在第三实施例中，LED 122a和122b以相同间隔交替地打开和关闭，如时序图12所示，使得LED122a的光点″a″和LED 122b的光点″b″交替地在光接收区域122被检测。
图13是表示第三实施例的位置检测系统的电路示意图的方块图。LED 122a和122b由驱动电路143a和143b的计算处理器141来控制其打开和关闭。从输出端113a，113b，113c以及113d，位置感测装置111输出位置信号(电流信号)，该位置信号对应于当LED 122a或者LED122b打开时形成的光点″a″或者光点″b″的位置。来自每一个输出端113a-113d的位置信号被输入到计算处理器141。基于这四个输出，计算处理器141得到光接收区域112上的光点″a″和″b″的位置，从而计算X方向的位置和Y方向的位置或者坐标(x，y)。而且，计算处理器141检测至少两对光点″a″和″b″的位置，其以某时间间隔照射在光接收区域112上，并将它们存储在内置的存储器中。计算处理器141依据上述的两对位置数据计算LED 122a和122b转动的方向、位置以及角度。
在图11中，初始状态的LED 122a和122b的光点″a″和″b″由白圈″a0″和″b0″来表示。光点″a0″的坐标表示为(xa0，ya0)，并且光点″b0″的坐标表示为(xb0，yb0)。可移动板120由上述的初始状态进行转动来移动，并且因此LED 122a和122b的光点″a0″和″b0″移动到光接收区域112的光点″a1″和″a2″。而且，光点″a1″的坐标表示为(xa1，ya1)并且光点″b1″的坐标表示为(xb1，yb1)。这些是基于来自位置感测装置111的输出而得到的。
由光点″a0″和″b0″的坐标(xa0，ya0)和(xb0，yb0)以及″a1″和″b1″的坐标(xa1，ya1)和(xb1，yb1)，可以得到X方向上的光点″a0″和″a1″之间的距离ΔX，以及Y方向上的距离ΔY，X方向上的光点″a0″和″b0″之间(或者在光点″a″和″b″之间)的距离″L″，以及在X方向上的光点″a1″和″b1″之间的距离ΔL。而且，通过在下面公式1中代入距离″L″和″ΔL″能够得到可移动板120的转动角θ。
θ=COS-1ΔLL]]>如上所述，依据第三实施例，不仅可以检测可移动板120在X和Y方向上的位置，而且能够检测可移动板120运动的方向、位置和旋转角度θ。应当指出，可移动板120在一个范围内移动，在该范围中来自LED 122a和122b的聚光伴随着光接收区域112而产生并且每一个形成光点″a″和″b″。
本实施例中，位置感测装置111连接到固定构件10上并且光源单元121连接在可移动板120上。但是，在未示出的可选择的实施例中，光源能够连接在固定构件上并且位置感测装置能够连接在可移动板上。
而且，在本实施例中，尽管只提供了两个LED 122a和122b作为光发射装置，光发射装置的数量可以是两个或者多于两个。
其次，将解释本发明的二维位置检测系统的应用。图14到图18例示了一个实施例，在该实施例中，图10-13中所示的位置检测系统是用于数码相机的抗抖动装置，其通过移动成像装置来补偿相机抖动。
图14是设有包含本发明的位置检测系统的抗抖动装置的数码相机的剖面视图。数码相机(主体)201设有包括多个镜头″L1″、″L2″以及″L3″的摄影镜头203。成像装置205设置在最后的镜头″L3″的后面。对象的图像通过摄影镜头203投射在成像装置205的成像表面上。成像装置205由抗抖动装置作支撑，使得摄影镜头203的光轴″O1″垂直地穿过成像表面的中心，并且成像装置205布置在摄影镜头203的焦面上。
抗抖动装置包括固定构件210，其固定地连接到数码相机201，并且线圈印刷电路板220(可移动台架(stage)或者可移动板)，其在垂直于摄影镜头的光轴″O1″的平面上被转动支撑并相对于固定板210移动。成像装置205设在线圈印刷电路板220上。并且，位置检测系统的光源单元121以及位置感测装置111，该检测系统是用来检测成像装置205的位置和转动角，并连接在线圈印刷电路板220和固定构件210上。
进一步，数码相机201设有角速度传感器，例如垂直角速度传感器145V以及水平角速度传感器145H，以用来检测数码相机201的抖动或者更为具体地检测摄影镜头203的光轴″O1″的抖动。图15是表示抗抖动驱动系统的电路示意图的方块图。除了图13中所例示的位置检测系统，抗抖动驱动系统还提供了垂直的和水平的角速度传感器145V和145H，用于驱动台架的三个驱动线圈CY，CX1和CX2，以及驱动器147a、147b和147c，其提供电源给每一个驱动线圈CY，CX1和CX2。
垂直角速度信号和水平角速度信号，其是由垂直的和水平的角速度传感器145V和145H检测的，并且被输入给计算处理器141，使得计算处理器141依据垂直的和水平的角速度信号计算成像装置205的移动的方向、速度、以及位移，以消除通过摄影镜头203投射在成像表面上的对象的图像的与成像表面相对应的相对的移动。由此，计算处理器141依据计算的结果提供电流给驱动线圈CY，CX1和CX2，来移动线圈印刷电路板220。此时，计算处理器141交替地打开LED122a和122b，并输入来自位置感测装置111的每一个终端113a-113d的位置信号。计算处理器141进一步计算线圈印刷电路板220的位置和旋转角度，并且控制给驱动线圈CY，CX1和CX2的电源。
参考图16到图18，将进一步说明本实施例的抗抖动装置的机械结构。
线圈印刷电路板220支撑在固定构件210上使得可以以任何方向进行移动和转动，但是其总保持同一平面。成像装置205通过底座230连接在线圈印刷电路板220的前面(成像对象的一侧)。在底座230的前表面上，连接着长方形的平行六面体外壳231。长方形窗口231a形成在外壳231的前表面上。形成了窗口231a的形状和大小使得不必修整(trim)由摄影镜头203投射在成像装置205的成像表面上的对象图象。
光低通滤波器233布置在外壳231内部，由此该光低通滤波器233邻靠着形成窗口231a的外框(frame)。在光低通滤波器233与成像装置205的成像表面的外围之间，提供了推动构件234，其密封了光低通滤波器233与成像装置205(成像表面)之间的空间。
外壳231没有接触地穿过形成在固定构件210内的窗口210a。窗口210a的大小是定义在抗抖动操作中的外壳231的可移动区域的最外边的界限，并且该大小比该外壳231在抗抖动操作中移动所需要的范围大。
凸缘232从所有的外壳231的边伸出，其固定地连接到底座230上，使得凸缘232覆盖固定构件210的窗口210a的外边的外围。在外壳231的凸缘232的每一角与固定构件210之间，布置了支撑，例如球状支撑213，以支撑凸缘232可以在需要的平面上以任何方向自由移动，同时保持在保持凸缘232与固定构件210之间的距离是恒定的。
凸缘后方的每一个角被露出，使得被弹簧216偏置的推动轴接触到凸缘232。接触凸缘232的推动轴215的尖端，其是由具有与凸缘232相关的低静摩擦和低滑动摩擦的材料制成的。
因为球状支撑213以及推动轴215的作用，在外壳231和固定构件210之间的相对移动因为球状支撑213在固定构件210的凸缘232内滚动而被使能。因此，外壳231被支撑，并且可以以任何方向进行移动和转动。
在上述的实施例中，固定构件210以及球状支撑213接触的凸缘232，都被设置为水平面。但是，其中的一个表面也能够被被设置成具有半球形的凹洞(concave hollow)，其接收球状支撑213，使得球状支撑213在凹洞内部滚动。
许多线被印在线圈印刷电路板220(其在附图中被省略)上，并且这些线被电连接到成像装置205的末端。线圈印刷电路板220设有四个长方形的延伸的板构件220a，220b，220c以及220d，其从中心部分(section)向外延伸，该中心部分连接了地板230以及成像装置205。在每一个长方形的延伸的板构件220a，220b，220c的后方，印刷了螺旋片状线圈模式，例如X方向驱动线圈″CX″，以及第一和第二Y方向驱动线圈″CY1″和″CY2″。
光源单元121安放在保持(remaining)长方形的延伸的板构件220d的前表面上。LED 122a以及122b的导线连接到印刷在电路板220上的线圈所对应的线。在固定构件110上，位置感测装置111连接在对着光源单元121的位置。该光源单元121以及位置感测装置111的配置与图10中所描述的相同。
应当指出，每一个印刷在电路板220上的线圈的线通过挠性(flexible)印刷电路板(未示出)连接到在数码相机201内部的固定印刷电路板，从而不扰乱印刷在电路板上的线圈的平移和转动。
如图16中所示，Y方向驱动线圈″CY″以及第一和第二X方向驱动″CX1″以及″CX2″形成了具有线性边的长方形螺旋。方便地，驱动线圈″CY″，″CX1″以及″CX2″是由绕了几圈的线来表示的。实际上，线绕了数十圈。来自驱动线圈″CY″，″CX1″以及″CX2″的每一个末端通过印刷在线圈印刷电路板220的线、挠性印刷电路板等连接到驱动器147a、147b、147c。
在固定构件210的后面，具有U形构件(section)轮廓并从由例如钢板的磁性物质形成的″YY″、″YX1″、″YX2″，固定连接到三个位置中的每一个。磁铁″MX″和″MY″固定在每一个磁轭″YY″、″YX″以及″YX″上，其固定在每一个磁轭的内表面并接近每一个尖端。磁轭″YY″的磁铁″MY″被布置使得N极和S极排列在X方向。磁轭″YX1″和″YX2″的磁铁″MX1″和″MX2″被布置使得N极和S极排列在Y方向。每一个磁轭″YX1″和″YX2″对着各自的磁铁″MX1″和″MX2″使得在磁轭和磁铁之间的空间产生了磁场区，其是磁力线所集中的区域。同样地，产生了磁电路，在该磁电路中，磁力线集中在磁轭和磁铁之间的空间。长方形的延伸板构件220b与220c没有接触地插在磁轭″YX1″，″YX2″以及磁铁″MX1″和″MX2″之间。而且，长方形的延伸板构件220a没有接触地插在磁轭″YY″和磁铁″MY″之间。由此，每一个延伸板构件220a、220b以及220c布置在磁轭和磁铁之间的空间内，其在X方向和Y方向上可以移动，并在X-Y平面上转动。
当电力(electricity)提供给驱动线圈″CY″、″CX1″以及″CX2″中的一个时，成像装置205、线圈印刷电路板220以及底座230在同一方向上移动。当电力提供给驱动线圈(例如驱动线圈″CX1″和″CX2″)中的两个时，当各自驱动线圈将要反方向移动时，线圈印刷电路板220将要被转动。除了上面所述的操作，如果电力进一步提供给驱动线圈″CY″时，线圈印刷电路板220在旋转的同时沿着X方向移动。即，依据提供给驱动线圈″CY″、″CX1″以及″CX2″的电源的组合，线圈印刷电路板220能够在X方向、Y方向上移动，并且也能转动，或者分别进行或者同时进行。
在本实施例的抗抖动装置中，基于由角速度传感器145V和145H所检测的垂直和水平的角速度，计算处理器141计算X方向和Y方向上的速度和位移，从而，通过依据检测到的速度和平移来控制提供给每一个驱动线圈″CY″、″CX1″以及″CX2″的电源，线圈印刷电路板220在X方向和Y方向上被平移和转动。当线圈印刷电路板220被移动和转动时，照亮在位置感测装置111的光接收区域上的光点″a″和″b″也被移动，从而改变了来自位置感测装置111的输出端13a、13b，13c以及13d的信号。计算处理器141基于检测的位置信号计算线圈印刷电路板220的位置和旋转，并且控制提供给每一个驱动线圈″CY″、″CX1″以及″CX2″的电能。
在第三个实施例中，因为位置检测系统包括两个光发射装置以用来检测线圈印刷电路板220的位置，其不仅能够检测线圈印刷电路板220在两个垂直方向上的平移，也能够检测它的转动。因此，关于光轴的转动所引起的图像模糊也能够被补偿，也补偿水平或者垂直方向的相机抖动。
尽管其中参考附图已经对本发明的实施例进行了描述，显然地，本领域技术人员仍可以对本发明进行很多的修改和变化而不超出本发明的范围。
权利要求
1.一种位置检测系统，其用于检测与固定构件相对应的可移动构件的位置，包括多个光源，其被提供在固定构件或者可移动构件中的一个的上面，并发射聚光；位置感测装置，其被提供在固定构件或者可移动构件中的另一个的上面并接收聚光，并且其根据接收的聚光的位置进一步输出与相对位置相对应的位置信号；光源控制器，其控制所述多个光源的开/关状态；其中当位置感测装置仅仅检测到来自所述多个光源中的一个光源的聚光时，光源控制器连续打开所述光源中的一个，并且当所述位置感测装置检测到来自所述多个光源中的两个或者多于两个的光源的聚光时，所述光源控制器使所述多个光源中的两个或者多于两个的光源闪光。
2.依据权利要求1所述的位置检测系统，其中所述光源控制器依据所述位置信号控制所述多个光源的开/关状态。
3.依据权利要求1所述的位置检测系统，其中所述多个光源布置在比所述光感测装置的光接收区域大的区域，该光感测装置检测所述聚光。
4.依据权利要求1所述的位置检测系统，其中在所述多个光源之间的距离可以比所述光感测装置的光接收区域的宽度小，该光感测装置检测所述聚光。
5.依据权利要求4所述的位置检测系统，其中当来自所述多个光源中的一个光源的聚光照在接收区域的一边时，来自所述多个光源中的另一个光源的聚光照在接收区域的另一边。
6.依据权利要求1所述的位置检测系统，其中所述位置感测装置包括二维区域传感器；
7.依据权利要求6所述的位置检测系统，其中在所述位置感测装置中检测所述聚光的光接收区域具有长方形形状，并且四个聚光可以在光接收区域的四个角被同时检测。
8.依据权利要求1所述的位置检测系统，其中所述多个光源被闪光使得每次只打开所述多个光源中的一个。
9.依据权利要求8所述的位置检测系统，其中所述多个光源中的两个光源可以以相同的周期交替闪光。
10.依据权利要求1所述的位置检测系统，其中所述多个光源被闪光，使得所述多个光源中的三个或者多于三个的光源依次被打开。
11.依据权利要求1所述的位置检测系统，进一步包括位置计算器，其可以依据所述多个光源的开/关状态计算相对位置。
12.一种位置检测系统，其用于检测与固定构件相对应的可移动构件的位置，包括多个光源，其被提供在所述固定构件和所述可移动构件中的一个的上面，并发射聚光；位置感测装置，其被提供在所述固定构件和所述可移动构件中的另一个的上面并接收聚光，并且其根据接收的聚光的位置进一步输出与相对位置相对应的位置信号；以及光源控制器，其控制所述多个光源的开/关状态；其中所述光源控制器使所述多个光源的每一个光源闪光，使得每一个所述光源被依次打开。
13.一种位置检测系统，包括可移动构件，其相对于固定构件在二维平面上移动；光源单元，其被提供在固定构件和可移动构件中的一个的上面，并且所述光源单元包括多个光发射装置，该装置以预定的距离分开设置；位置感测装置，其被提供在固定构件和可移动构件中的另一个的上面，其接收来自所述光源的光并且检测接收到的所述的光的位置；光源控制器以预定的顺序选择性地打开所述多个光发射装置中的一个光发射装置；以及计算器，其依据两对位置数据计算可移动构件运动的方向、位移以及转动，其中一对位置数据表示位置，在该位置检测了来自一对光发射装置的光，并且另一对位置数据检测表示位置，在该位置在检测了所述的一对位置数据之后以预定的时间间隔检测了来自所述一对光发射装置的光。
14.依据权利要求13所述的位置检测系统，其中所述多个光发射装置的数量可以是两个，并且光源控制器以相同的周期交替打开所述两个光发射装置。
15.依据权利要求13所述的位置检测系统，其中所述可移动构件是相对于固定构件而被转动支撑的。
全文摘要
本发明提供了一种位置检测系统，其用于检测与固定构件相对应的可移动构件的位置。该系统包括多个光源、位置感测装置以及光源控制器。该光源提供在所述固定构件和所述可移动构件中的一个的上面，并发射聚光。该位置感测装置提供在固定构件和可移动构件中的另一个的上面。位置感测装置接收聚光并根据接收的聚光的位置输出与相对位置相对应的位置信号。该光源控制器控制多个光源的开/关状态。当位置感测装置仅仅检测到来自光源的一个聚光时，光源控制器连续打开光源中的一个，并且当位置感测装置检测到来自光源的多个聚光时，该光源控制器使两个或者多于两个的光源闪光。
文档编号G01B11/00GK1766520SQ20051011692
公开日2006年5月3日 申请日期2005年10月25日 优先权日2004年10月25日
发明者瀬尾修三 申请人:宾得株式会社